Technická diagnostika závěsu kola Grantový projekt GA ČR č.: 101/03/0304 Odpovědný řešitel:
Doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. Spolupráce na projektu: Aleš Dočkal Jakub Novák František Pražák … a další Řešeno: 2003 - 2005 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola Grantový projekt GA ČR č.: 101/03/0304
Cíle projektu: • • • • •
Definovat metodiku přejezdového testu pro hodnocení tlumičů odpružení nákladních automobilů a motocyklů. Analyzovat optimální míru zjednodušení mechanického a matematického modelu testu. Stanovit vhodnou měřenou veličinu a typ snímače. Nalézt vhodný typ analýzy naměřeného signálu a vyčíslení míry tlumení testovaného závěsu. Ověřit systém hodnocení experimentem na experimentálním a běžném vozidle.
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola úvod do problematiky bezdemontážní diagnostiky podvozků vozidel Aktivní bezpečnost vozidel Závěs kola – základ kvalitních jízdních vlastností Vliv konstrukce a opotřebení závěsu na bezpečnost Tlumič odpružení – nejvýznamnější prvek, limitovaná životnost Hodnocení stavu tlumičů odpružení - bezdemontážní diagnostika - obtížné u nákladních vozidel a motocyklů 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola úvod do problematiky bezdemontážní diagnostiky podvozků vozidel Zkoušení demontovaných tlumičů odpružení: - přesné zjištění charakteristik (F-v a F-z diagram) - pracná a časově náročná demontáž
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola úvod do problematiky bezdemontážní diagnostiky podvozků vozidel Systémy bezdemontážních testů tlumičů odpružení osobních vozidel Vycházejí z hodnocení kmitání neodpružené hmoty (závěs kola) nebo odpružené hmoty (karosérie) Hodnocení testu srovnávací (databáze) nebo bezpečnostní 1. Systém rezonanční adhezní – přítlak kola ke kmitající plošině testeru v % EUSAMA (Tritec) 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola úvod do problematiky bezdemontážní diagnostiky podvozků vozidel
2. Systém rezonanční amplitudový – obdoba rezonančního adhezního testeru – mezi plošinu a budič (excentr) je vložena pružina, hodnotí se amplituda kmitání plošiny (BOGE)
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola úvod do problematiky bezdemontážní diagnostiky podvozků vozidel
3. Systémy dokmitové – analýza dokmitu rozhoupané karosérie (zpravidla ruční vybuzení) a vyhodnocení útlumu tohoto pohybu (M-Tronic, TriStar) Problém aplikace výše uvedených metod na nákladní vozidla a motocykly. Možnosti excitace: - brzdný manévr - přejezdový test 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola volba excitační metody a měřené veličiny
Brzdný manévr - citlivost na nestandardní projevy chování podvozku - nízká adresnost metody - obtížné posouzení jednotlivých komponent - význam pro budoucnost (on-board diagnostika) Využití snímačů zrychlení (ADXL) a úhlové rychlosti (Murata)
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola přejezdový test
Přejezd definované překážky (výška prahu 10 – 60mm) zvolenou rychlostí (5-10 km/h) Snímání svislého zrychlení neodpružené hmoty (bezdrátové akcelerometry) Analýza pomocí zjednodušeného čtvrtinového modelu automobilu (model s jedním stupněm volnosti).
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola přejezdový test
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 … 23
Technická diagnostika závěsu kola bezdrátový akcelerometr
Akcelerometry Analog Devices ADXL 202 a ADXL 210 s PWM modulací Radiový přenos (868 MHz) Vzorkovací frekvence 120 Hz Rozlišení 10 bitů
1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola zpracování signálu 25 20
zrychlení [m/s2]
15 10 5 0 -5 -10 -15 0.0
0.1
změřená data
0.2
filtrovaná data
0.3
lokální extrémy
0.4
regresní exponenciála
Jednotlivé fáze při identifikaci parametrů diagnostického modelu 1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
0.5
0.6 čas [s]
Technická diagnostika závěsu kola simulační ověření metodiky
40 30
zrychlení [m/s2]
20 10 0 -10 -20 -30 -40 0.0
0.1
měřená data
0.2
měřená data
0.3
modelovaná data
0.4
modelovaná data
0.5
0.6 čas [s]
Porovnání měřeného a modelovaného signálu pro vozík v základním nastavení 1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola experimenální ověření metodiky
Experimentální přívěsný vozík - univerzální řešení - simulace ¼ vozidla - rychlé přestavení základních parametrů v širokém rozmezí
700 600 500 400
síla [N]
300 200 100 0 -100 -200 -300 -0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
rychlost [m/s]
1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola experimenální ověření metodiky
přejezd prahu vozíkem s částečně nefunkčním tlumičem
přejezd prahu vozíkem s plně funkčním tlumičem
1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola experimentální ověření – přívěsný vozík
50 40
zrychlení [m/s2]
30 20 10 0 -10 -20 -30 0.0
0.1
základní nastavení
0.2
základní nastavení
0.3 snížené tlumení
0.4 snížené tlumení
0.5
0.6 čas [s]
Porovnání měření v nastavení se sníženou hmotou m1 (f=20.8Hz, b=0.19) a navíc redukovanou účinností tlumiče (f=13.6Hz, b=0.13) 1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola experimenální ověření metodiky Jízdní zkoušky na reálných vozidlech: - motocykl Aprilia 350 ETX - LUV Fiat Ducato
- tahač návěsů Scania 124 L3 1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola experimentální ověření – Aprilia
50
40
30
zrychlení [m /s2]
20
10
0
-10
-20
-30
-40 0.0
0.1
základní nastavení
0.2
0.3 snžený tlak pneu
základní nastavení
0.4 snžený tlak pneu
Porovnání měření v základním nastavení (f=16.7Hz, b=0.13) a s tlakem v pneu sníženým z 2.2 na 1.8bar (f=16.0Hz, b=0.14) 1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
0.5
0.6 čas [s]
Technická diagnostika závěsu kola experimentální ověření – Scania 30
20
zrychlení [m/s2]
10
0
-10
-20
-30 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 čas [s]
Odezva na přejezd prahu tuhou nápravou vozem Scania (f=14.5Hz, b=0.14) 1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola Grantový projekt GA ČR č.: 101/03/0304
Závěr: V rámci projektu byla • vyvinuta metodika přejezdového testu pro ověřování technického stavu závěsu kola. • nalezena optimální míra zjednodušení matematického a mechanického modelu testu a zkoušeného vozidla. • stanovena měřená veličina a zvolen typ snímače. • optimalizována metoda zpracování snímaného signálu (filtrace, digitalizace, bezdrátový přenos a vlastní analýza dat s vyčíslením velikosti útlumu sledovaného závěsu kola). • navržená metodika ověřena experimentem
1 … 11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 … 23
Technická diagnostika závěsu kola Grantový projekt GA ČR č.: 101/03/0304
Literatura: 1. EUSAMA – Recommendations for a performance test specification of an “on car” vehicle suspension testing system – TS-02-76. 2. Mazůrek, I.: Bezdemontážní diagnostika automobilových závěsů kol, habilitační práce, VUTFSI, Brno 2000 3. Grof, Š.: Snímání dynamických parametrů motocyklu za jízdy, Diplomová práce, VUT-FSI, Brno 2001 4. Novák, J.: Bezdrátový akcelerometr, Fond vědy VUT-FSI BD 1353029, Brno 2006 5. Kopecký, T., Krupa, M.: Sensor Universal Wireless Unit and Acceleration Measurement. Proceedings of the International Interdisciplinary HONEYWELL EMI 2005 Student Competition and Conference. ISBN 80-214-2942-9, pp. 279-283. 6. Vlk F.: Dynamika motorových vozidel, Nakladatelství a zasilatelství Vlk 2001, Brno 7. Mazůrek, I., Dočkal, A., Pražák, F.: Diagnostic model of a shock absorber. In: Engineering Mechanics, 2005, vol. 12, no. A1, p. 71-76. ISSN 1210-2717. 8. Buchta, V., Lapčík, L. jr.: Numerické aspekty simulačních výpočtů vrstevnatých dělicích prvků s volnou výplní, Akustické listy, 11(1), březen 2005, str. 9–14 9. Pražák, F.: Náhrada závěsu kola automobilu, projekt Fondu vědy VUT-FSI BD 1341044, Brno 2005
1 … 21
22
23
Technická diagnostika závěsu kola Grantový projekt GA ČR č.: 101/03/0304
Děkuji za trpělivost
1 … 21
22
23
Technická diagnostika závěsu kola Grantový projekt GA ČR č.: 101/03/0304
Tady nic veselého nečekejte…
1 … 21
22
23
